(57)【要約】      （修正有）【課題】保持部面への副生成物の付着を防止し、パーティクルの発生を抑制する基板処理装置を提供する。【解決手段】炉口部（基板搬入出用の開口部）２１０を有する処理室２０１と、炉口部２１０を気密に封止する金属から成るシールキャップ（封止部材）２１９と、処理室２０１内でウェハや断熱板等２８５を支持するボート（基板支持部材）２１７と、シールキャップ２１９に回転軸２６８を介して機械的に接続される金属から成り、ボート２１７を保持するボート受部（保持部）２１６と、常温で液体の原料を気化させたガスを少なくとも含む処理ガスを処理室２０１へ供給するガス供給系と、処理室２０１内の雰囲気を排気するガス排気管（排気系）２３１とを備える。そして、ボート受部２１６ａのボート２１７が保持される側の上面２１１及び側面２１２を石英カバー（石英部材）２８０にて覆うように構成する。【選択図】図１
2006269646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板搬入出用の開口部を有する処理室と、
前記開口部を気密に封止する金属から成る封止部材と、
前記処理室内で基板を支持する基板支持部材と、
前記封止部材に機械的に接続される金属から成り、前記基板支持部材を保持する保持部と、
常温で液体の原料を気化させたガスを少なくとも含む処理ガスを前記処理室へ供給するガス供給系と、
前記処理室内の雰囲気を排気する排気系と、
を備え、
少なくとも前記保持部の前記基板支持部材が保持される側の面を石英部材にて覆ったことを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板処理装置に係り、特に処理室内に金属から成る部材が露出している基板処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の基板処理装置、例えば縦型のＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）処理炉を備えた基板処理装置では、常温で液体の原料を気化した処理ガスを用いると、炉口部の低温部、特に金属表面に副生成物が付着しやすく、又、金属表面に付着した副生成物が剥がれてパーティクルの発生原因になりやすいという傾向があった。
【０００３】
このことを図７を用いて説明する。図７は、従来の縦型ＡＬＤ処理炉の下部構造例を示したものである。この処理炉では例えばＨｆＯ2膜を形成する。
【０００４】
石英製の反応管２０３は金属製の炉口フランジ２０５上に支持される。ＡＬＤ処理炉の反応管２０３は、ＣＶＤ処理炉と異なり、反応管は二重管ではなく一重管である。炉口フランジ２０５の炉口は金属製のシールキャップ２１９で密閉される。シールキャップ２１９を貫通する回転軸２６８に、金属製のボート受部２１６が設けられ、ボート受部２１６上面に多数のウェハ及び石英断熱板２８５を多段に載置する石英製ボート２１７が立設される。反応管２０３にガス供給系（図示せず）が接続され、反応管２０３の下部の炉口フランジ２０５に排気管２３１が接続され、常温で液体の原料を気化させたガスを少なくとも含む処理ガスを処理室２０１内に供給しつつ排気して、ウェハ２００上にＨｆＯ2膜を形成できるようになっている。
【０００５】
また、図示例では、炉口フランジ２０５の内周壁に径方向内方に突き出したリング状の突出部２０６が設けられているが、この突出部２０６は、ＣＶＤ処理炉をＡＬＤ処理炉に転用したための名残りであり、ＣＶＤ処理炉を構成する２重反応管のうちの内管を支持するための支持部である。ＡＬＤ処理炉はＣＶＤ処理炉と共通点が多いので、ＣＶＤ処理炉をＡＬＤ処理炉に転用することが多い。
【０００６】
ボート受部２１６は、炉口フランジ２０５内の突出部２０６の近傍まで挿入されて、ボート２１７が存在するボート空間である処理室２０１からボート２１７下部に形成されるボート下部空間２０４へ抜ける通路を狭くして、ボート下部空間２０４へのガスの流入を防止した構造となっている。
【０００７】
このように処理室２０１とボート下部空間２０４との間を狭くすることにより、処理室２０１からボート下部空間２０４内に処理ガスが流入して、ボート下部空間２０４を構成する内壁に副生成物が付着するのを防止している。
【０００８】
しかしながら、ＨｆＯ2膜を成膜するたびに生成される副生成物は、ボート下部空間２０４内に限定されず、ボート受部２１６やボート２１７を構成する石英底板２１５等にも付着している。特に、ボート２１７を構成する石英底板２１５の中央に円形穴が設けられているが、この円形穴から処理室２０１側に露出したボート受部２１６の上面を処理後に観察すると、付着した副生成物が剥がれたような状態で生成物３０２が付着している。また、炉口フランジ２０５に設けられた突出部２０６にも同様な生成物３０２が付着している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したような基板処理装置において、処理室内の突出部に起因する生成物３０２の付着の問題については、処理室内から突出部を無くすことで、解決することが可能である。しかし、保持部の基板支持部材が保持される側の面に副生成物が付着するのを防止することは困難であり、この保持部の上面に副生成物が付着するとパーティクル源になるという問題があった。
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解消して、保持部面への副生成物の付着を防止し、更には副生成物の膜剥がれによるパーティクルの発生を抑制することが可能な基板処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
成膜時における基板搬入出用の開口部（炉口部）への副生成物の付着状況をみると、保持部の金属表面がむき出しになっているところに付着した膜が剥がれたような生成物が付着しており、基板支持部材には前述のような生成物が付着していないという現象を見い出した。本発明者は、このことから、金属表面の露出を防げれば保持部への前述の生成物の発生、付着を低減できるとの知見を得て本発明を創案するに至ったものである。
【００１１】
第１の発明は、基板搬入出用の開口部を有する処理室と、前記開口部を気密に封止する金属から成る封止部材と、前記処理室内で基板を支持する基板支持部材と、前記封止部材に機械的に接続される金属から成り、前記基板支持部材を保持する保持部と、常温で液体の原料を気化させたガスを少なくとも含む処理ガスを、前記処理室へ供給するガス供給系と、前記処理室内の雰囲気を排気する排気系と、を備え、少なくとも前記保持部の前記基板支持部材が保持される側の面を石英部材にて覆ったことを特徴とする基板処理装置である。
少なくとも保持部の前記基板支持部材が保持される側の面を石英部材にて覆ったので、保持部の基板支持部材が保持される側の面への生成物の発生、付着を防止でき、パーティクルの発生を抑制できる。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、前記保持部の前記基板支持部材が保持される側の面を上面のみならず側面まで石英部材にて覆ったことを特徴とする基板処理装置である。
保持部の基板支持部材が保持される側の面の上面のみならず側面まで石英部材にて覆ったので、保持部の側面への生成物の発生、付着も防止でき、パーティクルの発生を一層抑制できる。
【００１３】
第３の発明は、第１ないし第２の発明において、前記石英部材が前記基板支持部材と一体に構成されていることを特徴とする基板処理装置である。
石英部材で保持部の基板支持部材が保持される側の面を覆う場合に、石英部材を基板支持部材と別体に構成してもよいが、本発明のように一体に構成すると、簡単な構成で、保持部の基板支持部材が保持される側の面への生成物の付着を防止でき、パーティクルの発生を抑制できる。
【００１４】
第４の発明は、第１ないし第３の発明において、前記保持部に孔が設けられていることを特徴とする基板処理装置である。
保持部に孔が設けられているので、石英部材と保持部との密着性をよくし、石英部材と保持部との間に処理ガスが侵入するのを規制し、保持部の基板支持部材が保持される側の面への生成物の付着を一層防止でき、パーティクルの発生を一層抑制できる。又、石英部材と保持部との間の熱膨張差を吸収することもできる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、保持部の基板支持部材を保持する側の面への生成物の付着を防止できるので、パーティクルの発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の基板処理装置の構成を図面を用いて説明する。
【００１７】
図３は、本発明に適用される基板処理装置の外観斜視図である。なお、この図は透視図として描かれている。また、図４は図３に示す基板処理装置の側面図である。
【００１８】
本発明の基板処理装置は、シリコン等からなるウェハ（基板）２００を収納したポッド（基板収納容器）１００を、外部から筐体１０１内へ挿入するため、およびその逆に筐体１０１内から外部へ払い出すためのＩ／Ｏステージ（保持具授受部材）１０５が筐体１０１の前面に付設され、筐体１０１内には挿入されたポッド１００を保管するためのカセット棚（載置手段）１０９が敷設されている。また、ウェハ２００の搬送エリアであり、後述する基板支持部材であるボート２１７のローディング、アンローディング空間となるＮ2パージ（気密室）１０２が設けられている。ウェハ２００に処理を行うときのＮ2パージ室１０２の内部は、ウェハ２００の自然酸化膜を防止するためにＮ2ガスなどの不活性ガスが充満されるように、Ｎ2パージ室１０２は密閉容器となっている。
【００１９】
上述したポッド１００としては、現在ＦＯＵＰというタイプが主流で使用されており、ポッド１００の一側面に設けられた開口部を蓋体（図示せず）で塞ぐことで大気からウェハ２００を隔離して搬送でき、蓋体を取り去る事でポッド１００内へウェハ２００を入出させることができる。このポッド１００の蓋体を取外し、ポッド内の雰囲気とＮ2パージ室１０２の雰囲気とを連通させるために、Ｎ2パージ室１０２の前面側には、ポッドオープナ（開閉手段）１０８が設けられている。ポッドオープナ１０８、カセット棚１０９、およびＩ／Ｏステージ１０５間のポッド１００の搬送は、カセット移載機１１４によって行なわれる。このカセット移載機１１４によるポッド１００の搬送空間には、筐体１０１に設けられたクリーンユニット（図示せず）によって清浄化した空気をフローさせるようにしている。
【００２０】
Ｎ2パージ室１０２の内部には、複数のウェハ２００を多段に積載するボート２１７と、ウェハ２００のノッチ（又はオリエンテーションフラット）の位置を任意の位置に合わせる基板位置合わせ装置１０６と、ポッドオープナ１０８上のポッド１００と基板位置合わせ装置１０６とボート２１７との間でウェハ２００の搬送を行うウェハ移載機（搬送手段）１１２とが設けられている。また、Ｎ2パージ室１０２の上部にはウェハ２００を処理するための処理炉２０２が設けられており、ボート２１７はボートエレベータ（昇降手段）１１５によって処理炉２０２へローデインク、又は処理炉２０２からアンローディングすることができる。
【００２１】
次に、本発明の基板処理装置の動作について説明する。
【００２２】
先ず、ＡＧＶ（自走型搬送車）やＯＨＴ（天井吊下式搬送装置）などにより筐体１０１の外部から搬送されてきたポッド１００は、Ｉ／Ｏステージ１０５に載置される。Ｉ／Ｏステージ１０５に載置されたポッド１００は、カセット移載機１１４によって、直接ポッドオープナ１０８上に搬送されるか、または、一旦カセット棚１０９にストックされた後にポッドオープナ１０８上に搬送される。ポッドオープナ１０８上に搬送されたポッド１００は、ポッドオープナ１０８によってポッド１００の蓋体を取り外され、ポッド１００の内部雰囲気がＮ2パージ室１０２の雰囲気と連通される。
【００２３】
次に、ウェハ搬送機１１２によって、Ｎ2パージ室１０２の雰囲気と連通した状態のポッド１００内からウェハ２００を取り出す。取り出されたウェハ２００は、基板位置合わせ装置１０６によって任意の位置にノッチが定まる様に位置合わせが行なわれ、位置合わせ後、ボート２１７へ搬送される。
【００２４】
ボート２１７へのウェハ２００の搬送が完了したならば、処理室２０１の炉口シャッタ１１６を開けて、ボートエレベータ１１５によりウェハ２００を搭載したボート２１７をローディングする。
【００２５】
ローディング後は、処理炉２０２にてウェハ２００に任意の処理が実施され、処理後は上述の逆の手順で、ウェハ２００およびポッド１００は筐体１０１の外部へ払い出される。
【００２６】
次に、本発明の実施の形態にて行った、ウェハ等の基板へのプロセス処理例としてＡＬＤ法を用いた成膜処理について、簡単に説明する。
【００２７】
ＡＬＤ法は、ある成膜条件（温度、時間等）の下で、成膜に用いる２種類（またはそれ以上）の原料となるガスを１種類ずつ交互に基板上に供給し、１原子層単位で吸着させ、表面反応を利用して成膜を行う手法である。
【００２８】
即ち、利用する化学反応は、例えばＨｆＯ2膜形成の場合ＡＬＤ法ではＴＥＭＡＨ（Ｈｆ［ＮＣＨ3Ｃ2Ｈ5］4、テトラキスメチルエチルアミノハフニウム）とＯ3（オゾン）を用いて１８０〜２５０℃の低温で高品質の成膜が可能である。また、処理ガスの供給は、複数種類の反応性ガスを１種類ずつ交互に供給する。そして、膜厚制御は、反応性ガス供給のサイクル数で制御する（例えば、成膜速度が１Å／サイクルとすると、２０Åの膜を形成する場合、処理を２０サイクル行う。）。
【００２９】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
【００３０】
図５に上述した処理炉２０２の概略縦断面図を示し、図６に同じく処理炉２０２の概略横断面を示す。処理炉２０２には、加熱手段であるヒータ２０７が設けられ、このヒータ２０７の内側に、基板であるウェハ２００を処理する処理室２０１を構成する反応管２０３が設けられる。この反応管２０３の下端開口はシールキャップ２１９によりＯリング２２０を介して閉塞される。
上述したヒータ２０７、反応管２０３、及びシールキャップ２１９等から処理炉２０２が構成される。
【００３１】
シールキャップ２１９には基板保持手段であるボート２１７が、処理室２０１内の保温・断熱を行うための石英キャップ２１８を介して立設される。そして、ボート２１７は処理炉２０２に挿入される。ボート２１７にはバッチ処理される複数のウェハ２００が水平姿勢で管軸方向に多段に積載される。シールキャップ２１９には、ボート回転機構２６７が設けてあり、ボート２１７を回転するようになっている。前記ヒータ２０７は処理炉２０２に挿入されたウェハ２００を所定の温度に加熱する。なお、石英キャップ２１８に代えて、シールキャップ２１７側のボート２１７の下部に、処理室２０１内の断熱を行うために石英断熱板を積載する場合もある。
【００３２】
そして、処理炉２０２へは複数種類、ここでは２種類のガスを供給する供給管としての２本のガス供給管２３２ａ、２３２ｂが設けられる。第１のガス供給管２３２ａから供給される原料が液体の場合、第１のガス供給管２３２ａからは流量制御手段である液体マスフローコントローラ２４０、気化器２４１及び開閉弁である第１のバルブ２４３ａを介し、第１のキャリアガス供給管２３４ａと合流し、更に第１のノズル２３３ａを介して処理炉２０２に反応ガスが供給される。第１のガス供給管２３２ａから供給される原料が気体の場合には、液体マスフローコントローラ２４０を気体用に交換し、気化器２４１は不要となる。なお、第１のキャリアガス供給管２３４ａには、第２のマスフローコントローラ２４１ｂ及び第３のバルブ２４３ｃが設けられている。
【００３３】
また、第２のガス供給管２３２ｂからは流量制御手段である第１のマスフローコントローラ２４１ａ及び開閉弁である第２のバルブ２４３ｂを介し、第２のキャリアガス供給管２３４ｂと合流し、更に第２のノズル２３３ｂを介して処理炉２０２に反応ガスが供給される。なお、第２のキャリアガス供給管２３４ｂには、第３のマスフローコントローラ２４１ｃ及び第４のバルブ２４３ｄが設けられている。
上述したガス供給管２３２ａ，２３２ｂ、ノズル２３３ａ，２３３ｂ等からガス供給系が構成される。
【００３４】
処理炉２０２はガスを排気するガス排気管２３１により第５のバルブ２４３ｅを介して排気手段である真空ポンプ２４６に接続され、真空排気されるようになっている。尚、この第５のバルブ２４３ｅは弁を開閉して処理炉２０２の真空排気・真空排気停止ができ、更に弁開度を調節して圧力調整可能になっている開閉弁である。これらのガス排気管２３１、真空ポンプ２４６等から排気系が構成される。
【００３５】
処理炉２０２を構成している反応管２０３の内壁と、反応管２０３内に挿入されたボート２１７との間に形成される空間には、ウェハ２００の積載方向に沿って、第１のノズル２３３ａ及び第２のノズル２３３ｂが延在されており、第１のノズル２３３ａ及び第２のノズル２３３ｂの側面にはガスを供給する供給孔である第１のガス供給孔２４８ａ及び第２のガス供給孔２４８ｂがそれぞれ設けられている。この第１のガス供給孔２４８ａ及び第２のガス供給孔２４８ｂは反応管２０３の中心、すなわちウェハ２００へ向けて開口している。この第１のガス供給孔２４８ａ及び第２のガス供給孔２４８ｂは、下部から上部にわたってそれぞれ同一の開口面積を有し、更に同じ開ロピッチで設けられている。
【００３６】
制御手段であるコントローラ１２１は、液体マスフローコントローラ２４０、第１〜第３のマスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃ、第１〜第５のバルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄ、２４３ｅ、ヒータ２０７、真空ポンプ２４６、ボート回転機構２６７、図中省略のボート昇降機構に接続されており、液体マスフローコントローラ２４０、第１〜第３のマスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃの流量調整、第１〜第４のバルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄの開閉動作、第５のバルブ２４３ｅの開閉及び圧力調整動作、ヒータ２０７の温度調節、真空ポンプ２４６の起動・停止、ボート回転機構２６７の回転速度調節、ボートエレベータ１１５の昇降動作制御が行われる。
【００３７】
図１に、上述した処理炉２０２の下部構造の詳細な断面図を示す。
反応管２０３は、炉口フランジ２０５ａの上に支持される。炉口フランジ２０５ａの基板搬入出用の開口部である炉口部２１０は、金属から成る封止部材であるシールキャップ２１９により、気密部材であるＯリング２２０を介して密閉される。なお、炉口部２１０というときは、炉口フランジ２０５ａの炉口を意味する他に、炉口の近傍を構成するボート受部２１６、炉口フランジ２０５の下部、シールキャップ２１９等を意味する場合もある。
【００３８】
シールキャップ２１９には、金属、例えばＳＵＳから成る保持部としての円板状のボート受部２１６ａを介して基板保持手段であるボート２１７が立設されている。ボート受部２１６ａは、シールキャップ２１９を貫通して反応管２０３内に挿入される回転軸２６８に取り付けられる。また、ボート２１７は反応管２０３内に挿入される。ボート２１７にはバッチ処理される複数のウェハ２００が水平姿勢で管軸方向に多段に積載される。
【００３９】
このボート２１７はボートエレベータ１１５（図３参照）により反応管２０３内に出入りできるようになっている。また処理の均一性を向上するためにボート２１７の下部には、ボート２１７を回転するための回転手段であるボート回転機構２６７が設けてあり、ボート回転機構２６７を回転することにより、ボート受部２１６ａに保持されたボート２１７を回転するようになっている。
【００４０】
反応管２０３と連通している炉口フランジ２０５ａは、ガスを排気するガス排気管２３１により真空ポンプ２４６（図５参照）に接続され、反応管２０３内を真空排気するようになっている。炉口フランジ２０５ａ及び排気管２３１の外周にヒータ２２２を密着して設け、炉口フランジ２０５ａ及び排気管２３１の内壁に副生成物が付着しないように、炉口フランジ２０５ａ及び排気管２３１を加熱するようになっている。加熱温度は例えば１７０℃±１０℃である。
【００４１】
実施の形態の炉口フランジ２０５ａの内周壁面は、従来のような突出部を有さず滑らかである。炉口フランジ２０５ａを、一重管から構成されるＡＬＤ処理炉用の反応管２０３を支持する炉口フランジとして構成してあるからである。
【００４２】
回転機構２６７は、例えばモータ２７１によりウォームギア／ウォームホイール（図示せず）を回転することにより回転軸２６８を回転させるように構成される。
回転軸２６８は、シールキャップ２１９の中央を軸受２７０を介して貫通して炉口フランジ２０５ａ内に挿入される。挿入された回転軸２６８に前述したＳＵＳからなる円板状のボート受部２１６ａが取り付けられる。
この回転機構２６７から、パージガスとしてＮ2ガスを反応管２０３内に流すようになっている。例えば、このＮ2ガスは回転軸２６８と軸受２７０との隙間から導入する。
【００４３】
ボート下部空間２０４は、シールキャップ２１９とボート受部２１６ａと炉口フランジ２０５ａとで区画形成される。シールキャップ２１９の上面（炉口フランジ内側の面）に、反応副生成物の付着、及び前記副生成物が剥がれたことにより発生する生成物の付着を防止するために石英プレート２２１が設けられている。
【００４４】
ボート受部２１６ａは、その径が、炉口フランジ２０５ａの内径との間に僅かな隙間ができるように設定されている。その隙間は、ボート２１７の反応管２０３内への挿入、及びボート２１７の回転を許容し、処理室２０１からボート下部空間２０４へのガスの侵入を規制するようになっている。ボート受部２１６ａの上面（基板支持部材が保持される側の面）外周に、ボート受部側面（基板支持部材が保持される側の面）を覆う側面被覆用の段差が設けられている。
【００４５】
ボート２１７は、全体が石英で構成されて全体形状が略円筒状をなし、上下に伸びる複数本の石英柱２８１と、これらの石英柱２８１を上下で固定する石英底板２８０と石英天板（図示せず）とを構成要素として備える。各石英柱２８１には多数枚のウェハ２００及び石英断熱板２８５を水平に保持するための溝２８３が多数個設けられている。各石英柱２８１の下方の溝２８３に、処理炉２０２の外部と内部とを断熱するために石英断熱板２８５が複数枚保持される。
【００４６】
上記円形の石英底板２８０は、ボート受部２１６ａのボート２１７が保持される側の面を覆う石英部材２８２を兼ねる。このため、石英底板２８２は穴を有さず、その径は、ボート受部２１６ａの少なくとも上面２１１を覆うことができるように、略ボート受部２１６ａと同径に構成される。実施の形態では、石英底板２８０の径は、ボート受部２１６ａの側面２１２を覆うために、ボート受部２１６ａの径よりも僅かに大きく形成されている。石英底板２８０の下部外周に、ボート受部２１６ａの段差と嵌合する係合突起が設けられている。石英底板２８０をボート受部２１６ａに係合することにより、石英底板２８０で、ボート２１７が保持される側の面、すなわちボート受部２１６ａの上面２１１、及びボート受部２１６ａの側面２１２を覆うようになっている。なお、ボート受部２１６ａの側面２１２については、図示例では、側面２１２の一部を覆っている場合を示しているが、可能であれば側面全面を覆うことが好ましい。
【００４７】
また、ボート受部２１６ａの下方のボート下部空間２０４は常時Ｎ2パージすることにより、処理室２０１からボート下部空間２０４へ処理ガス（反応ガス）が入り込まない構造になっている。また、ボート受部２１６ａには、上面２１１から下面に抜ける複数の孔２２５が開けられている。この孔２２５は、石英底板２８０とボート受部２１６ａとの間にガスが入り込まないようにするとともに、石英底板２８０とボート受部２１６ａ間の熱膨張差を吸収するために設ける。
【００４８】
次に上述したように構成において、ＡＬＤ法による成膜例について、ＴＥＭＡＨ及びＯ3を用いてＨｆＯ2膜を成膜する例で説明する。
【００４９】
まず成膜しようとする１バッチ分のウェハ２００をボート２１７に装填し、処理炉２０２に搬入する。搬入後、次の４つのステップを順次実行する。
【００５０】
［ステップ１］
ステップ１では、ＴＥＭＡＨとキャリアガス（Ｎ2）を流す。まず第１のガス供給管２３２ａに設けた第１のバルブ２４３ａ、第１のキャリアガス供給管２３４ａに設けた第３のバルブ２４３ｃ、及びガス排気管２３１に設けた第５のバルブ２４３ｅを共に開けて、第１のガス供給管２３２ａから液体マスフローコントローラ２４０により流量調整され、気化器２４２により気化されたＴＥＭＡＨガスと、第１のキャリアガス供給管２３４ａから第２のマスフローコントローラ２４１ｂにより流量調整されたキャリアガス（Ｎ2ガス）とを混合し、この混合ガスを第１のノズル２３３ａの第１のガス供給孔２４８ａから反応管２０３内に供給しつつガス排気管２３１から排気する。液体マスフローコントローラ２４０で制御するＴＥＭＡＨガスの供給流量は０．１〜０．３ｇ／ｍｉｎである。ＴＥＭＡＨガスにウェハ２００を晒す時間は３０〜１８０秒間である。このときのヒータ２０７の温度はウェハが１８０〜２５０℃になるよう設定してある。また、処理室２０１内の圧力は５０〜１００Ｐａである。これによりウェハ２００の下地膜上にＴＥＭＡＨ原料が吸着する。
【００５１】
［ステップ２］
ステップ２では、第１のガス供給管２３２ａの第１のバルブ２４３ａ及び第１のキャリア供給管２３４ａの第３のバルブ２４３ｃを閉めて、ＴＥＭＡＨガスとキャリアガスの供給を止める。ガス排気管２３１の第５のバルブ２４３ｅは開いたままにし真空ポンプ２４６により、処理炉２０２を２０Ｐａ以下に排気し、残留ＴＥＭＡＨガスを反応管２０３内から排除する。また、この時には不活性ガス、例えばキャリアガスとして使ったＮ2ガスを処理炉２０２に供給すると、更に残留ＴＥＭＡＨを排除する効果が高まる。
【００５２】
［ステップ３］
ステップ３では、Ｏ3ガスとキャリアガス（Ｎ2）を流す。まず第２のガス供給管２３２ｂに設けた第２のバルブ２４３ｂ、第２のキャリアガス供給管２３４ｂに設けた第４のバルブ２４３ｄを共に開けて、第２のガス供給管２３２ｂから第１のマスフローコントローラ２４１ａにより流量調整されたＯ3ガスと、第２のキャリアガス供給管２３４ｂから第３のマスフローコントローラ２４１ｃにより流量調整されたキャリアガス（Ｎ2ガス）とを混合し、第２のノズル２３３ｂの第２のガス供給孔２４８ｂから反応管２０３内に供給しつつガス排気管２３１から排気する。Ｏ3ガスにウェハ２００を晒す時間は１０〜１２０秒間である。このときのウェハ温度はＴＥＭＡＨガスの供給時と同じく、１８０〜２５０℃である。また、処理室２０１内の圧力もＴＥＭＡＨガスの供給時と同じく、５０〜１００Ｐａである。Ｏ3ガスの供給により、ウェハ２００の下地膜上のＴＥＭＡＨガスとＯ3ガスとが表面反応して、ウェハ２００上にＨｆＯ2膜が成膜される。
【００５３】
［ステップ４］
成膜後、第２のバルブ２４３ｂ及び第４のバルブ２４３ｄを閉じ、真空ポンプ２４６により処理炉２０２を真空排気し、成膜に寄与した後の残留するＯ3ガスを排除する。また、この時には不活性ガス、例えばキャリアガスとして使ったＮ2ガスを処理炉２０２に供給すると、更に残留するＯ3ガスを処理炉２０２から排除する効果が高まる。
【００５４】
上記ステップ１〜４を１サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことによりウェハ２００上に所定膜厚のＨｆＯ2膜を成膜する。
ここで、このＴＥＭＡＨガス導入、パージ、Ｏ3ガス導入、パージの４ステップからなるサイクルを１サイクルとして、これを繰り返し成膜する。この場合、各々の１ステップの時間は、１０〜１８０秒間とすると、このとき、１サイクルあたりの成膜膜厚はウェハ温度により１〜２Å程度になる。例えば、ＨｆＯ2やＡｌ2Ｏ3（アルミナ）をゲート絶縁膜やキャパシタ絶縁膜として用いる場合、数〜数十サイクル繰り返して１５〜５０Å成膜する。
【００５５】
成膜後、ボート２１７を処理炉２０２から搬出し、ウェハ２００を冷却してから基板処理装置の外部に払い出す。
【００５６】
ところで、ＨｆＯ2膜の成膜時に、副生成物は、炉口部２１０の低温部、特に金属表面に副生成物が付着しやすく、又、特に金属表面に付着した前記副生成物は剥がれやすく、パーティクルの発生原因になっていることは、前述した通りである。なお、検出された副生成物は、ＴＥＭＡＨガスが低温部で液化して炉口部２１０に付着し、次に流されるＯ3ガスと反応して、又は処理後に炉口部２１０が大気と触れた際に反応して生成して生じるものと思われる。
【００５７】
副生成物の膜剥がれの原因は、ボート受部２１６の金属（ＳＵＳ）表面に生成された副生成物（ＨｆＯ2膜）に熱収縮による応力が発生したために、膜剥がれが生じたと考えられる。
ここで、ＳＵＳと石英の線膨張係数については、
ＳＵＳの線膨張係数は、１６．２×１０-6／℃で、
石英の線膨張係数は、０．４×１０-6／℃である。
石英はＳＵＳと比較し線膨張係数が小さいため、膜（副生成物）が生成されても熱応力による影響が少ないので、膜剥がれが発生しにくいと考えられる。
【００５８】
繰り返しになるが、副生成物の発生原因はガスの液化によるもので、低温部に生成物が多く付着することから、ガスの液化したものが炉口部２１０に付着し、これが次に流されるＯ3ガス又は大気と反応することにより副生成物が発生していると考えられる。図２にＨｆ原料であるＴＥＭＡＨの蒸気圧力の温度特性を示す。同図から、処理時圧力が例えば約５０Ｐａ（約０．３７Ｔｏｒｒ）では、８０℃以下で液化することがわかる。
【００５９】
通常、処理済みウェハ２００を積載したボート２１７を、処理室２０１から搬出した後、すぐに処理炉２０２の炉口シャッタ１１６を閉じて、大気が処理室２０１内に流入しないようにするが、ボート２１７の搬出時に、大気の処理室２０１内への流入が避けられない。このため、炉口部２１０に付着したＴＥＭＡＨガスの液化したものが、大気と反応して副生成物が発生し、炉口部２１０の金属表面等に付着する。
尚、石英部材にも副生成物は付着する虞があるが、仮に石英部材に副生成物が付着しても前述した様に石英の線膨張係数が小さいので、石英部材の表面には副生成物の剥がれに起因する生成物の発生、付着は抑えられる。又、ＳＵＳなどの金属は冷え易いのに対して、石英部材は熱容量が大きく冷え難く保温効果が大きいので、ガスの液化を抑制し、副生成物の付着を抑制できる効果も期待できる。
【００６０】
上記実施の形態によれば、処理室２０１内において、ＳＵＳ製のボート受部２１６ａの上面２１１の全面を石英部材２８２である石英底板２８０で覆うようにしたので、ボート受部２１６ａに副生成物が剥がれることにより生じる生成物の発生、付着を防止することができる。また、ボート受部２１６ａの側面２１２まで石英底板２８０て覆うようにしているので、ボート受部２１６ａにも同様に生成物が付着することを一層防止することができる。
【００６１】
また、実施の形態の炉口フランジ２０５ａの内周壁は、従来のような突出部を有さず滑らかで、突出部に起因して炉口フランジ２０５ａの内周壁に沿って対流が発生することがなくなり、更に、ヒータ２２２により壁を加熱しているので、ＴＥＭＡＨガスの液化を抑制することができ、炉口フランジ２０５内壁面に副生成物が付着するのを抑制できる。
【００６２】
また、炉口フランジ２０５ａの滑らかな内壁とボート受部２１６ａないし石英底板２８０との間の隙間を狭くすることで、処理室２０１側からボート下部空間２０４への流入を確実に抑制することができる。
しかも、Ｎ2ガスなどの不活性ガスを回転軸２６８側からボート下部空間２０４に導入し処理室２０１側へ流しているので、処理室２０１側からボート下部空間２０４への流入をより確実に抑制することができる。この際、炉口フランジ２０５ａの内壁とボート受部２１６ａないし石英底板２８０との間の隙間が狭いので、少量のＮ2ガスで処理ガスがボート下部空間２０４へ流れ込むのを抑制することができ、Ｎ2パージ効率を上げることができる。
【００６３】
また、石英部材２８２でボート受部２１６ａのボート２１７が保持される側の面を覆う場合に、石英部材２８２をボート２１７と別体に構成してもよいが、本実施の形態のように、石英部材２８２をボート２１７とを一体に構成すると、簡単な構成で、ボート受部２１６ａのボート２１７が保持される側の面への副生成物の付着を有効に防止でき、延いては、前記副生成物の剥がれによるパーティクルの発生を有効に抑制できる。更に、ボート受部２１６ａを覆う石英部材２８２がボート２１７と一体化しているため、メンテナンスが容易である。
【００６４】
また、石英同士を重ねるとボートの精度（垂直度）が出にくいが、実施の形態では、ＳＵＳ製のボート受部２１６ａの上に石英底板２８０を重ねているので、要求されるボート２１７の垂直精度が容易に出せる。
【００６５】
また、ボート受部２１６ａに孔２２５が設けられているので、石英底板２８０とボート受部２１６ａとの密着性をよくし、石英底板２８０とボート受部２１６ａとの間に処理ガスが侵入、及びガス溜りが生じるのを規制し、ボート受部２１６ａのボート２１７が保持される側の面への副生成物の付着を一層防止でき、パーティクルの発生を一層抑制できる。
【００６６】
また、ボート２１７へウェハ２００を移載している時に、ボート受部２１６ａが冷えるのを回避できない。これを回避する最も簡便な方法は、ウェハ移載前、基板処理装置の処理スタンバイ時に、ボート２１７を反応管２０３内に入れて予熱してやることである。従来のものでは、ボート２１７を反応管２０３内に入れて予熱しても、金属であるＳＵＳ（ボート受部２１６ａ）は放熱が大きく、すぐに冷えてしまうため、ガスの液化及び熱収縮を抑制することは難しかった。この点で、実施の形態では、基板処理装置の処理スタンバイ時に、ボート２１７を反応管２０３内に入れて予熱しておくことが可能になり、ボート２１７へウェハ２００を移載している時のボート受部２１６ａの冷えを抑制することが可能である。
【００６７】
また、本実施の形態では、膜種は、常温で液体の原料を用いてＡＬＤで成膜するＨｆＯ2に適用した例を説明したが、他にアルミナ成膜などにも適用可能である。アルミナ成膜の場合、「原料」には、ＴＭＡ(Ａｌ（ＣＨ3）3：トリメチルアルミニウム）を、「反応ガス」には、Ｏ3（オゾン）を用い、Ａｌ2Ｏ3（アルミナ）膜を成膜する。ここで、処理室の圧力は、１００〜１Ｐａを用いる。また、Ｓｉウェハの温度は、原料ガスの自己分解温度の違いにより１５０〜５００℃の範囲内を用いる。たとえば、ＴＭＡおよびＴＥＭＡＨでは、１８０〜３００℃を用いる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】実施の形態における基板処理装置を構成する処理炉の下部構造を示す断面図である。
【図２】ＡＬＤ法を用いてＨｆＯ2膜を形成する場合の成膜原料となるＴＥＭＡＨの温度特性図である。
【図３】実施の形態にかかる縦型の基板処理装置の概略構成図であり、基板処理装置を外観斜視で示した図である。
【図４】図３の示す基板処理装置の側面図である。
【図５】本発明の実施の形態にかかる縦型の基板処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面図で示した図である。
【図６】図５に示す基板処理炉の処理炉部分を横断面で示した図である。
【図７】従来例における基板処理装置を構成する処理炉の下部構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
２０１  処理室
２１０  炉口部（基板搬入出用の開口部）
２１９  シールキャップ（封止部材）
２００  ウェハ（基板）
２１７  ボート（基板支持部材）
２３２ａ、２３２ｂ  ガス供給管（ガス供給系）
２３３ａ、２３３ｂ  ノズル（ガス供給系）
２３１  ガス排気管（排気系）
２４６  真空ポンプ（排気系）
２１６  ボート受部（保持部）
２６８  回転軸（保持部を封止部材に機械的に接続する手段）
２１１  ボート受部上面（基板支持部材が保持される側の面）
２１２  ボート受部側面（基板支持部材が保持される側の面）
２８０  石英底板（石英部材）
２８２  石英部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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